胶粉纤维改性水泥稳定碎石抗裂性能研究

针对水泥稳定碎石基层易开裂问题,在混合料中掺入适量胶粉及聚乙烯醇(PVA)纤维,开展强度、抗压回弹模量、干缩性能和扫描电镜试验(SEM);分别掺入橡胶粉、改性胶粉、PVA纤维、不同水泥剂量的胶粉纤维,对比其对混合料抗裂性能的影响。发现掺入材料对水泥稳定碎石混合料性能具有明显影响。掺入胶粉、改性胶粉后会降低混合料强度和抗压回弹模量,提升抗干缩性能;掺入纤维能增强混合料强度、模量和抗干缩性能;加入不同水泥剂量的胶粉纤维对混合料强度、抗压回弹模量提升效果明显,但降低了抗干缩性能;宏观力学指标试验和SEM试验结果显示出改性胶粉纤维与水泥基具有良好的黏结性,可以提升水泥稳定碎石混合料的抗裂能力。

考虑养生期水化热影响的高海拔地区水泥稳定碎石层温度分布研究

为了揭示高海拔地区水泥稳定碎石层养生期温度分布规律,采用有限元软件ABAQUS建立了基于水化热的水泥稳定碎石层养生期三维非稳态计算模型,分析了日最低气温、日温差、太阳辐射总量、风速、水泥稳定碎石厚度及水泥剂量等因素对水泥稳定碎石层养生期温度场分布的影响及其敏感性。分析表明:随着日最低气温、日温差、日太阳辐射总量及水泥剂量的增大,水泥稳定碎石层表面及层中温度逐渐提高;随着风速的增大,水泥稳定碎石层表面及层中温度逐渐降低;水泥稳定碎石层表面最低温度的关键影响因素为风速,层中最低温度的关键影响因素为水泥稳定碎石厚度。

水泥稳定再生碎石物理力学性能研究进展

再生集料的使用对交通基础设施建设的可持续发展具有重要意义,将其用于集料占比大而强度要求低的水泥稳定碎石基层具有较大的推广价值,但目前相关研究及应用较少,缺乏系统总结。本文对水泥稳定再生碎石物理力学性能研究进行综述,统计了再生集料基本性能指标,总结了再生集料、水泥、龄期和外掺物等因素对水泥稳定再生碎石物理力学性能的影响,得到以下结论:再生集料性能较低,应进行表面处理并合理掺配,当掺量小于40%时,水泥稳定再生碎石各项性能降幅均较小,掺量较大时性能降低显著;再生集料替代粒径越大,干燥收缩性能越高,但强度、刚度和抗冲刷等性能降低;水泥掺量的增加提高了水泥稳定再生碎石的强度、刚度、抗冲刷和疲劳等性能,但其收缩性能降低,因此在满足基层强度和刚度的基础上,应适当减少水泥掺量以有效降低收缩;水泥稳定再生碎石的强度和收缩等均在28 d龄期达到稳定,因此其应进行适当龄期的养护,以满足后续面层施工要求;添加适当的外掺物虽然降低了水泥稳定再生碎石的强度和刚度,但提高了其收缩和疲劳性能,因此可缓解基层开裂。然而,不同粒径的再生集料对水泥稳定再生碎石物理力学性能的影响机理不明确,可将其作为今后研究的切入点,为其在路面工程设计和施工中的应用提供理论和技术支撑;此外,不同来源的再生集料对水泥稳定再生碎石性能的影响不同,今后研究应以吸水率和压碎值等作为修正系数控制指标,对其掺量与水泥稳定再生碎石性能模型进行修正。

水稳碎石材料细观修复行为及最佳修复时机

为了探究水稳碎石(CSM)材料的细观修复行为及最佳修复时机,基于损伤-愈合模型对其修复效果影响因素进行了分析。首先,基于离散元法(DEM)建立CSM的二维半圆弯曲(SCB)数值试件,引入损伤因子模拟材料的局部损伤与愈合效应,进而构建细观尺度的损伤-愈合数值模型。其次,通过虚拟SCB疲劳试验实现不同程度的荷载损伤,基于愈合变量来表征损伤修复过程,模拟局部损伤愈合行为。然后,基于损伤-愈合模型开展不同损伤状态下的修复效果评估,分析初始损伤状态、愈合程度对修复效果的影响规律,并进一步研究了CSM材料的最佳修复时机。结果表明:所提出的损伤-愈合模型能够再现CSM材料在细观尺度上的损伤与愈合行为,初始损伤状态和愈合程度对修复效果的影响具有非线性,在70%~85%的疲劳寿命阶段,局部损伤修复对结构强度的提升作用较为显著。基于对损伤修复效果的数值分析,推荐将70%~85%的疲劳寿命作为CSM材料的最佳修复时机,此外,选择强度优良、数量充足的愈合剂可以最大程度地提升局部损伤修复效果。

基于CT技术的水泥稳定碎石微裂程度控制模型

为探究水泥稳定碎石材料内部细观空隙特征变化对微裂程度的影响,借助CT无损检测技术提取微裂后水泥稳定碎石试件空隙特征参数,采用灰熵关联度探讨水泥稳定碎石空隙参数与微裂程度关联性,建立空隙数量与微裂程度灰色关系模型。结果表明:延长振动时间,面空隙率呈现先增大后减小趋势、微裂程度呈现先增长后降低趋势。微裂后水泥稳定碎石试件相比未微裂试件空隙数量有所增加,且微裂作用对面积在0~0.1 mm^(2)范围内的空隙影响最为显著。圆度在0~0.2范围内空隙占比随振动时间延长逐渐增大,微裂后空隙分形维数均大于未微裂试件,且材料内部空隙形状趋于复杂化。空隙数量与微裂程度关联度最高。基于上述结果建立的微裂程度GM(1,2)预测模型可为水泥稳定碎石微裂技术细观层面研究和应用提供理论参考。

市政道路施工中水泥稳定碎石基层施工技术

在当前市政道路工程建设过程中,水泥稳定碎石得到较为广泛的应用,其在实际应用过程中表现出远超其他材料的水稳性,进而使得道路工程具备更强的耐久性。基于此,本文研究中将针对水泥稳定碎石基层施工质量控制相关内容进行探究,以确保其可以切实提升市政道路工程施工以及使用质量。

尾矿粉掺入水泥稳定铁矿废石混合料施工最佳配合比试验研究

为了研究尾矿粉掺加水泥稳定铁矿废石混合料施工最佳配合比的影响,对不同掺量尾矿粉(0%、5%、10%、15%、20%)及不同种类和剂量外加剂的水泥稳定铁矿废石混合料进行无侧限抗压强度、水稳性、抗冻性、疲劳性能试验,试验结果表明,随着尾矿粉掺量增加水泥稳定铁矿废石混合料无侧限抗压强度、水稳定系数、抗冻系数呈现先增加后降低变化趋势,当尾矿粉掺量达到14.5%时,混合料无侧限抗压强度、水稳定系数、抗冻系数达到峰值;当尾矿粉掺量为6.3%时,混合料疲劳性能达到最佳;尾矿粉掺入水泥稳定铁矿废石混合料剂量为15%时,可以广泛应用于道路基层中。

掺碱激发再生集料的水泥稳定碎石力学性能分析

为了提高建筑垃圾再生集料的再生利用附加价值,研究了不同碱激发剂对再生集料物理力学性能的强化效果,基于性能最佳原则比选了最佳碱激发剂类型和掺量,并研究了掺碱激发再生集料的水泥稳定碎石的力学性能。结果显示:碱激发剂通过改善破碎的砂浆层及填充孔隙和微裂纹的方式,对再生集料的各项物理力学指标均有明显改善,其中有机硅树脂在降低再生集料压碎值、吸水率和提高黏附性性能方面远远优于硅烷偶联剂和水玻璃溶液;掺加碱激发再生集料的水泥稳定碎石强度不低于纯天然集料的水泥稳定碎石,可以满足规范中半刚性基层的最低强度要求。

水泥稳定碎石重型击实试验方法研究

文章采用室内试验和试验路验证的方法对重型击实试件和振动法成型试件进行试验检测,研究水泥稳定碎石强度的影响因素及对其的影响程度,影响因素主要考虑成型方式、水泥剂量、矿料级配及压实度标准。研究发现,成型方式是影响水泥稳定碎石强度的主要因素,振动压实混合料的最大干密度比重型击实试件高0.020 g/cm^(3),最佳含水率比重型击实试件低12%;优化矿料级配和水泥剂量有助于改善水泥稳定碎石的路用性能;适当提高压实度标准,可保障压实后的水泥稳定碎石具有密实性和平整性。

市政道路路面水稳层施工技术研究

为了提高市政道路施工水平,文章以海南陵水黎安建二路工程水稳碎石基层为研究对象,分析了水泥、粗细集料等原材料的选择,并阐述了水稳碎石层的集料级配、最佳水泥用量、最佳含水量等确定方法。随后,在道路上选取200 m作为试验段,从拌和、运输、摊铺、压实等环节阐述了水稳碎石层的施工工艺,研究成果可为类似项目施工提供理论支撑。

基于抗裂性能的水泥稳定碎石混合料级配研究

水泥稳定碎石基层抗裂性能较差,是引起沥青路面反射裂缝的根本原因。研究设计了6种不同级配水泥稳定碎石混合料,通过重型击实试验确定最佳含水率与最大干密度;分别测定各混合料试件的无侧限抗压强度、弯拉强度、抗压回弹模量及干缩系数,构建“抗裂指数”综合性评价指标,并分析级配对水泥稳定碎石混合料“抗裂指数”的影响。研究对提高水泥稳定碎石基层抗裂性能具有一定的指导意义。

基于离散元法的水泥稳定碎石细观破坏机理

为了研究水泥稳定碎石材料的细观结构组成和破坏机理,构建了水泥稳定碎石二维离散元模型,通过与室内试验对比反演了模型细观接触参数,模拟了水泥稳定碎石无侧限抗压强度试验和四点弯曲试验。结果表明,仿真模拟和室内试验结果接近,所构建的离散元模型能较准确地预测水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、弹性模量以及弯拉强度;水泥稳定碎石材料的破坏首先发生在水泥砂浆与集料的黏结界面,弯拉试验中裂隙出现在试件跨中部位底部,并自下向上沿集料外轮廓倾斜发展,裂缝均由集中拉应力产生。

水泥稳定钢渣碎石配合比设计及性能评价

为推进水泥稳定碎石中钢渣废弃物的资源化利用,文章通过室内试验,对水泥稳定钢渣碎石作为路面基层的性能与普通水泥稳定碎石的性能进行对比分析,对水稳钢渣碎石的7 d无侧限抗压强度、干缩性能、抗压回弹模量等指标进行相关研究,最终确定水泥稳定钢渣碎石配合比的设计结果,为水稳钢渣用于道路基层提供了技术依据。

高速公路高掺量RAP再生水稳碎石基层技术研究与工程应用

文章基于对回收沥青路面材料(RAP)和新集料的物理力学性能评价和筛分试验结果,采用分档掺配的设计方式,设计了4组不同RAP掺量的级配方案,击实后进行路用性能试验,分析无侧限抗压强度、抗压回弹模量和干缩性能,以研究不同掺量下的RAP对水稳碎石基层混合料路用性能的影响。试验结果显示,随着掺加RAP比例的提高,其最佳含水量变大,最大干密度变小。此外,随着RAP比例增大,水稳碎石基层混合料试件呈现出抗压强度、回弹模量降低而干缩性能提高的规律,最后依托高速公路试验段进行了高掺量RAP再生水稳碎石基层的工程应用,工后检测结果显示,试验段的基层各项检测指标均满足设计规范要求。

高速公路快速养生再生水稳碎石基层关键技术研究与应用

当前,路面铣刨料(RAP)再生利用环节存在利用途径窄、利用层位偏下等问题,而且传统的水泥稳定碎石基层施工需要封闭交通7 d进行保水养生,之后才能实施沥青面层施工作业,容易引发交通拥堵问题和安全隐患。因此,文章针对上述不足之处,开展高速公路快速养生再生水稳碎石基层关键技术研究,提升了铣刨料再生应用层位,同时在混合料中添加自主研发的免养生剂,实现基层施工完成1 d后即可开放交通、开展下一道工序的施工,为当前高速公路尤其是应急工程及改扩建工程项目水稳施工提供了新的技术借鉴。

热-盐作用下水稳碎石强度变化规律及破坏特征研究

水泥稳定碎石材料在热-盐作用下发生物理和化学侵蚀反应,使得试件强度变化规律和破坏特征发生变化。文章采用无侧限抗压强度试验和数码相机图像采集技术,分析了硫酸钠含量、成型温度、水泥含量对水稳碎石材料强度变化规律和试件破坏特征的影响。结果表明:随着硫酸钠含量增加,无侧限抗压强度先增大后减小,峰值点在2.5%,试件破坏形式由龟裂破坏转变为主裂缝破坏,再转变为多裂缝破坏;无侧限抗压强度随着成型温度、水泥含量的升高逐渐增大,且试件由龟裂破坏转变为主裂缝破坏;当试件强度强化,其破坏形式以主裂缝破坏为主;基于强度变化规律,采用最小二乘法和归一化法,建立了热-盐作用下水稳碎石无侧限抗压强度变化预测模型。

玻璃纤维水泥稳定碎石收缩及柔化抗裂性能研究

为减少沥青路面反射裂缝的产生及扩展,提高沥青路面的整体抗裂性和延长其使用寿命,采用经济效益良好、取材便捷、增韧效果佳的玻璃纤维来改善水泥稳定碎石的收缩及抗裂性能,并通过干燥收缩试验、温度收缩试验、弯曲韧性试验、断裂能试验分析了玻璃纤维对水泥稳定碎石柔化抗裂能力的改善效果。研究结果表明:在玻璃纤维体积掺量为0.05%、0.10%、0.15%时水泥稳定碎石30 d龄期干燥收缩系数分别较普通水泥稳定碎石降低了6%、13%、16%;其平均温缩系数分别降低了6%、16%、19%,玻璃纤维的掺量从0.05%提高到0.10%时平均温缩系数的降低幅度最大,达到了10%,此时的提升效果最佳;3种不同玻璃纤维掺量的水泥稳定碎石的弯拉韧度分别增加了25.9%、48.1%、150.0%,相对于普通水泥稳定碎石,加入0.10%玻璃纤维改性后极限破坏荷载提高了超过20%,破坏时的挠度增大了53%;水泥稳定碎石断裂能增益比达到了1.225。玻璃纤维的加入可以有效抑制水泥稳定碎石材料的干燥收缩和温度收缩变形,同时改性后水泥稳定碎石韧度和破坏时消耗的能量远远大于普通水泥稳定碎石,增强了水泥稳定碎石的收缩和抗裂性能。

改性废塑料纤维水泥稳定碎石性能与应用研究

为研究掺入改性废塑料纤维材料的水泥稳定碎石混合料的力学性能及变形特性,依托怀芷高速公路工程,铺筑了试验路,验证废旧塑料纤维应用于水泥稳定碎石基层的可行性,提出废塑料纤维水泥稳定碎石混合料拌合工艺。研究结果表明:掺入适量的改性废塑料纤维,可以显著提升水泥稳定碎石材料的劈裂抗拉强度和弯拉强度。当掺入0.30%的改性废塑料纤维时,7 d龄期的水泥稳定碎石的劈裂抗拉强度提高了71.4%,弯拉强度提高了13.1%。掺入0.30%的改性废塑料纤维可有效降低水泥稳定碎石的干缩变形系数和温缩变形系数。通过调查铺筑的试验路发现,芯样无侧限抗压强度合格,废旧塑料纤维水泥稳定碎石基层的抗裂性能得到了显著提高。

石灰-粉煤灰-水泥稳定碎石的力学性能试验

石灰-粉煤灰-普通硅酸盐水泥稳定碎石是一种常用的路面基层材料,但其早期强度较低,用作路面的维修养护材料时不能快速开放交通.为提高稳定碎石的早期强度,将其中的普通硅酸盐水泥用等质量的硫铝酸盐水泥替换,通过无侧限抗压强度试验(UCT)和劈裂拉伸强度试验(STS)对比了两种不同水泥综合稳定碎石的无侧限抗压强度(UCS)和劈裂拉伸强度(STS),并对无机结合料掺量、水泥掺量及级配对稳定碎石强度的影响开展了试验研究.结果表明,稳定碎石的UCS和STS随水泥含量的增加、养护龄期的增长而增大;养护龄期1 d的石灰-粉煤灰-硫铝酸盐水泥稳定碎石的UCS可达2.28 MPa,达到了路面基层开放交通的规定,且后期强度没有出现降低.论文为路面基层的快速维修养护提供了一种新材料.

基于界面增强的橡胶-水泥稳定碎石抗冻抗裂性能研究

【目的】解决橡胶-水泥界面黏结性能不足的问题。【方法】首先采用4种常见的化学改性方法,即氢氧化钠(NaOH)改性、氢氧化钠-尿素(NaOH-Urea)复合改性、硅烷偶联剂KH560改性和硅酸钠(Na_(2)SiO_(3))改性,分别对橡胶颗粒进行改性;然后采用改性后的橡胶颗粒制备橡胶-水泥稳定碎石试件;最后开展冻融、干缩及温缩试验。【结果】分别经NaOH-Urea和KH560改性后的橡胶-水泥稳定碎石的抗冻强度损失几乎无变化,但其冻融前后的无侧限抗压强度均约增大1.5倍;5种橡胶-水泥稳定碎石按其干缩性能从优到劣排序依次为:NaOH改性橡胶-水泥稳定碎石、KH560改性橡胶-水泥稳定碎石、NaOH-Urea改性橡胶-水泥稳定碎石、Na_(2)SiO_(3)改性橡胶-水泥稳定碎石、未改性橡胶-水泥稳定碎石;NaOH-Urea和KH560可以提高橡胶-水泥稳定碎石的温缩性能,而NaOH和Na_(2)SiO_(3)对其温缩性能的改善效果不太理想。【结论】NaOH-Urea和KH560的改性效果较好,其有效增强了橡胶-水泥稳定碎石的抗冻抗裂性能。